JP2018144179A - 切断装置および切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断刃の交換サイクルを長期化してランニングコストの低減を図ることができる切断装置および切断方法を提供すること。
【解決手段】切断対象物ＡＳを切断する刃先２０Ｂを有する切断刃２０と、切断対象物ＡＳおよび切断刃２０を相対移動させて当該切断対象物ＡＳを所定形状に切断する移動手段３０とを備え、切断刃２０を加工可能な加工手段４０および切断刃２０を相対移動させ、当該切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成可能な刃先形成手段５０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、切断装置および切断方法に関する。

従来、切断対象物を切断する刃先を有する切断刃と、切断対象物および切断刃を相対移動させて切断対象物を所定形状に切断する移動手段とを備えた切断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３３５８９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の切断装置では、カッタ刃７（切断刃）のカッタピース７ａを折ることで、切断刃の切れを担保する構成であるため、切断刃の損失率が大きく、延いては切断刃の交換サイクルが短くなりランニングコストが上昇するという不都合がある。

本発明の目的は、切断刃の交換サイクルを長期化してランニングコストの低減を図ることができる切断装置および切断方法を提供することにある。

本発明は、請求項に記載した構成を採用した。

本発明によれば、切断刃に新たな刃先を形成するので、従来の切断装置に比べて切断刃の損失率が小さくなり、当該切断刃の交換サイクルを長期化してランニングコストの低減を図ることができる。
また、切断刃状態検知手段を備えれば、切断刃に適時に新たな刃先を形成することができる。
さらに、塵埃収集手段を備えれば、切断刃の加工によって発せられる塵埃で当該切断装置の置かれた雰囲気が汚染されることを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る切断装置の概略斜視図。 （Ａ）、（Ｂ）は、図１の切断装置の動作説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行な図１に示すＢＤ方向から観た場合を基準とし、基準となる図を挙げることなく方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸の矢印方向で「後」がその逆方向とする。

本発明の切断装置１０は、切断対象物としての接着シートＡＳを切断する刃先２０Ｂを有する切断刃２０と、接着シートＡＳおよび切断刃２０を相対移動させて当該接着シートＡＳを所定形状に切断する移動手段３０と、切断刃２０を加工可能な加工手段４０と、切断刃２０および加工手段４０を相対移動させ、当該切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成可能な刃先形成手段５０と、切断刃２０の刃先２０Ｂの状態を検知可能な切断刃状態検知手段６０とを備え、被着体ＷＫに接着シートＡＳが貼付された一体物ＷＫ１を支持する切断対象物支持手段７０と、複数の切断刃２０をストック可能な切断刃ストック手段８０との近傍に配置されている。

切断刃２０は、接着シートＡＳへの突き刺さりを容易にする切先２０Ａと、移動手段３０によって移動されることで、接着シートＡＳを所定形状に切断する刃先２０Ｂと、刃先２０Ｂに対して切断刃２０の切断方向反対側に位置する峰２０Ｃとを備えている。

移動手段３０は、第１〜第６アーム３１Ａ〜３１Ｆによって構成され、その作業範囲内において、作業部である第６アーム３１Ｆで支持したものを何れの位置、何れの角度にでも変位可能な駆動機器としての所謂多関節ロボット３１と、第６アーム３１Ｆに支持されたブラケット３２を介して支持され、切断刃２０をそのチャック３３Ａで保持する駆動機器としてのチャックモータ３３とを備えている。

加工手段４０は、駆動機器としての回動モータ４１の図示しない出力軸に支持された砥石４２と、切断刃２０の加工によって発せられる塵埃を収集する塵埃収集手段４３とを備えている。塵埃収集手段４３は、回動モータ４１および砥石４２を囲い、切断刃２０を挿入可能な挿入孔４３Ａが形成された防塵箱４３Ｂと、防塵箱４３Ｂの右側の壁に形成された図示しない貫通孔に接続され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の減圧手段４３Ｃで防塵箱４３Ｂ内の気体を吸引する排気ダクト４３Ｄと、吸引した気体と共に運ばれてくる塵埃を回収するフィルタや除塵袋等の塵埃回収手段４３Ｅとを備えている。

刃先形成手段５０は、本実施形態の場合、移動手段３０が兼用する構成となっており、切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成することで、間接的に当該切断刃２０に新たな切先２０Ａ１も形成するようになっている（図２参照）。

切断刃状態検知手段６０は、カメラや投影機等の撮像手段や、光学センサや超音波センサ等の各種センサ等で構成され、切断刃２０の切先２０Ａ（新たな切先２０Ａ１）の位置や刃先２０Ｂ（新たな刃先２０Ｂ１）の位置等を検知するとともに、図２に示すように、刃先２０Ｂに欠け、傷、曲がり、折れ等の変形部ＢＰができたり、刃先２０Ｂに錆、腐食等による劣化部ＤＰができたり、刃先２０Ｂに対する接着剤、その他物質等の付着による異物の付着部ＳＰができたり等、当該切断刃２０に切断刃異常が発生していることを検出できるようになっている。

切断対象物支持手段７０は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によって被着体ＷＫを支持可能な支持面７１Ａと、接着シートＡＳを貫通した切断刃２０部分を受容する溝７１Ｂとを有する支持テーブル７１を備えている。

切断刃ストック手段８０は、切断刃２０を位置決めして収容可能な切断刃支持穴８１Ａが複数形成された切断刃支持部材８１を備えている。なお、切断刃支持穴８１Ａは、切断刃２０が摺動して挿入され、当該切断刃２０の切先２０Ａが底着きすると、当該切断刃２０の前後方向、左右方向および上下方向の位置決めができるようになっている。また、切断刃支持穴８１Ａの最下部には、切断刃２０の切先２０Ａを検出するカメラや投影機等の撮像手段や、光学センサや超音波センサ等の各種センサ等の図示しない切先検知手段が配置され、当該図示しない切先検知手段によって、切断刃２０の存在の確認と、当該切断刃２０の位置決めが完了していることの確認とが行えるようになっている。

以上の切断装置１０の動作を説明する。
先ず、本発明の切断装置１０の使用者（以下、単に「使用者」という）が切断刃支持部材８１の複数の切断刃支持穴８１Ａそれぞれに切断刃２０をセットした後、図１中実線で示す初期位置で待機している切断装置１０に対し、操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない操作手段を介して自動運転開始の信号を入力する。このとき、移動手段３０が切断刃２０を保持していないことを切断刃状態検知手段６０が検知すると、移動手段３０が多関節ロボット３１およびチャックモータ３３を駆動し、切断刃ストック手段８０に収容されている切断刃２０をチャック３３Ａで保持し、各部材を再度初期位置に復帰させる。なお、移動手段３０は、切断刃ストック手段８０の図示しない切先検知手段の検知結果を基にして、切断刃支持穴８１Ａに確実に位置決めされている切断刃２０をチャック３３Ａで保持するようになっている。そして、初期位置において、チャック３３Ａで保持された切断刃２０が切断刃状態検知手段６０で検知され、当該切断刃状態検知手段６０が切先２０Ａの位置と、刃先２０Ｂの位置と、切断刃異常とを検知した状態で停止してスタンバイ状態となる（以下、この状態を単に「スタンバイ状態」という）。また、移動手段３０は、切断刃状態検知手段６０の検知結果を基にして、次に切断の対象となる接着シートＡＳに対し、切先２０Ａ（新たな切先２０Ａ１）を突き刺す位置や、刃先２０Ｂ（新たな刃先２０Ｂ１）で切断する軌道等が所定の位置、所定の軌道等となるように多関節ロボット３１の動作を自動で補正するようになっている。これにより、万が一、切断刃２０が位置ずれを起こしてチャック３３Ａに保持されていたり、切断刃２０に新たな切先２０Ａ１や新たな刃先２０Ｂ１が形成されたりしても、接着シートＡＳを所定形状に切断することができるようになっている。

そして、使用者または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段によって、一体物ＷＫ１が支持面７１Ａ上に載置されると、切断対象物支持手段７０が図示しない減圧手段を駆動し、当該一体物ＷＫ１の吸着保持を開始する。その後、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、切断刃状態検知手段６０の検出結果を基にして、切先２０Ａを接着シートＡＳに突き刺し、当該切先２０Ａ部分を溝７１Ｂ内に位置させた後、切断刃２０を被着体ＷＫの外縁に沿って１回転以上回転させることで、接着シートＡＳを所定形状に切断する。接着シートＡＳの切断が完了すると、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、各部材を初期位置に復帰させて再びスタンバイ状態となる。次いで、切断対象物支持手段７０が図示しない減圧手段の駆動を停止した後、使用者または図示しない搬送手段が、所定形状に切断された接着シートＡＳが貼付された被着体ＷＫを別の工程に搬送する。その後、使用者または図示しない搬送手段が支持面７１Ａ上に残った接着シートＡＳ部分を支持面７１Ａ上から取り去り、以降上記同様の動作が繰り返される。

ここで、スタンバイ状態となった際、チャック３３Ａで保持された切断刃２０に切断刃異常が発生していることを切断刃状態検知手段６０が検知すると、刃先形成手段５０（移動手段３０）が多関節ロボット３１を駆動し、挿入孔４３Ａから防塵箱４３Ｂ内へ切断刃２０を挿入する。切断刃２０が防塵箱４３Ｂ内へ挿入されると、加工手段４０が回動モータ４１および図示しない減圧手段を駆動し、砥石４２を回転させるとともに、排気ダクト４３Ｄから防塵箱４３Ｂ内の気体を吸引する。その後、刃先形成手段５０（移動手段３０）が多関節ロボット３１を駆動し、回転する砥石４２に対して切断刃２０を相対移動させ、当該切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成するとともに、間接的に新たな切先２０Ａ１も形成する。これにより、例えば図２（Ａ）に示すように、刃先２０Ｂに変形部ＢＰや劣化部ＤＰができたり、図２（Ｂ）に示すように、切先２０Ａに変形部ＢＰや刃先２０Ｂに異物の付着部ＳＰができたりしても、新たな刃先２０Ｂ１が形成されることで、それら切断刃異常が解消され、切断刃２０の切れが担保されて次回の切断に悪影響が及ぶことはない。新たな刃先２０Ｂ１の形成が完了すると、刃先形成手段５０（移動手段３０）が多関節ロボット３１を駆動し、各部材を初期位置に復帰させて再びスタンバイ状態となる。

以上のような実施形態によれば、切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成するので、従来の切断装置に比べて切断刃２０の損失率が小さくなり、当該切断刃２０の交換サイクルを長期化してランニングコストの低減を図ることができる。

本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、切断刃は、切断対象物を切断する刃先を有するものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない（その他の手段および工程も同じ）。

切断刃２０は、どのような形状でもよく、上記実施形態では、切断刃２０の延出方向（図１（Ａ）の状態でＺ軸方向）に対し、刃先２０Ｂが傾斜して、峰２０Ｃが平行な切断刃２０を例示したが、例えば、切断刃２０の延出方向に対し、刃先２０Ｂが平行で、峰２０Ｃが傾斜した切断刃２０を採用してもよいし、切断刃２０の延出方向に対し、刃先２０Ｂおよび峰２０Ｃの両方が傾斜した切断刃２０を採用してもよいし、丸刃や鋸刃等のその他の形状の切断刃２０を採用してもよい。

移動手段３０（刃先形成手段５０）は、ブラケット３２を設けずに第６アーム３１Ｆで直接チャックモータ３３や切断刃２０を支持してもよいし、第６アーム３１Ｆに切断刃２０を着脱不能に支持するように構成してもよい。
移動手段３０は、被着体ＷＫの外縁と同形状となるように接着シートＡＳを切断してもよいし、被着体ＷＫの外縁よりも内側で接着シートＡＳを切断してもよいし、被着体ＷＫの外縁よりも外側で接着シートＡＳを切断してもよいし、被着体ＷＫの外縁とは関係なく接着シートＡＳを切断してもよいし、接着シートＡＳを貫通または貫通することのない切込が断続的に続くように接着シートＡＳに対して切断刃２０を離間接近させながら、接着シートＡＳおよび切断刃２０を相対移動させて当該接着シートＡＳを切断してもよいし、接着シートＡＳを貫通することのない切込が連続的に続くように接着シートＡＳおよび切断刃２０を相対移動させて当該接着シートＡＳを切断してもよいし、接着シートＡＳを貫通する切込と当該接着シートＡＳを貫通することのない切込とが規則的または不規則的に、連続的または断続的に続くように接着シートＡＳおよび切断刃２０を相対移動させて当該接着シートＡＳを切断してもよいし、切断刃２０を停止または移動させつつ接着シートＡＳを移動させて当該接着シートＡＳを切断してもよい。
移動手段３０は、所定時間が経過した時点で切断刃２０の交換を行ってもよいし、所定枚数の接着シートＡＳを切断した時点で切断刃２０の交換を行ってもよいし、所定の長さ以上の切断を行った時点で切断刃２０の交換を行ってもよい。
移動手段３０への切断刃２０の取付けや取外しは、人手で行ってもよいし、他の装置で行ってもよい。

加工手段４０は、左側の壁やその他の壁に空気の通る通気孔が形成された防塵箱４３Ｂを採用してもよいし、切断刃２０および砥石４２を水やオイル等の液体に浸した状態で切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成することで、新たな刃先２０Ｂ１の形成によって発せられる塵埃が飛び散らないようにしたり、新たな刃先２０Ｂ１の形成を円滑に行えるようにしたりしてもよいし、レーザを照射したり、打撃を加えたり、融かしたり、削ったり、切断したり、加熱したり、高圧で押圧したりして新たな刃先２０Ｂ１を形成するものを採用してもよいし、防塵箱４３Ｂ、排気ダクト４３Ｄおよび塵埃回収手段４３Ｅのうち少なくとも１つを設けずに、減圧手段４３Ｃで気体を吸引する塵埃収集手段４３を採用してもよいし、他の装置で切断刃２０を加工する場合、本発明の切断装置１０に備わっていなくてもよい。

刃先形成手段５０は、移動手段３０と兼用させずに他の駆動機器等で構成してもよいし、切断刃２０を停止または移動させつつ加工手段４０を移動（砥石４２を回転させる回動モータ４１を移動）させ、切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、砥石４２を停止させておき、切断刃２０を移動させ、切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、切断刃状態検知手段６０が切断刃異常を検出しなくなるまで複数回にわたって新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、切断刃状態検知手段６０として切断刃異常の大きさ、範囲、量等を計測可能なものを採用し、当該切断刃状態検知手段６０の計測結果を基にして、切断刃異常がなくなるように新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、切断刃異常が発生していなくても、所定時間が経過した時点で切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、切断刃異常が発生していなくても、所定枚数の接着シートＡＳを切断した時点で切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、切断刃異常が発生していなくても、所定の長さ以上の切断を行った時点で切断刃２０に新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、切断刃２０および加工手段４０を相対移動させ、切断刃２０の峰２０Ｃ側に新たな刃先２０Ｂ１を形成してもよいし、切断刃２０に新たな切先２０Ａ１を形成することなく、新たな刃先２０Ｂ１のみを形成する構成でもよいし、切断刃２０に新たな切先２０Ａ１のみを形成する構成でもよい。

切断刃状態検知手段６０は、切断刃２０の切先２０Ａ（新たな切先２０Ａ１）の位置、刃先２０Ｂ（新たな刃先２０Ｂ１）の位置および切断刃異常のうち少なくとも１つを検知する構成でもよいし、切断刃異常を検知する場合、変形部ＢＰ、劣化部ＤＰおよび異物の付着部ＳＰのうち少なくとも１つを検知する構成でもよいし、本発明の切断装置１０に備わっていなくてもよい。

切断対象物支持手段７０は、メカチャックやチャックシリンダ等の把持手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で接着シートＡＳを支持する構成を採用してもよいし、例えば、被着体ＷＫに接着シートＡＳを貼付するシート貼付装置の被着体支持手段や、被着体ＷＫを検査して不要な部分を切断する検査装置の被着体支持手段等どんなものであってもよいし、一体物ＷＫ１における被着体ＷＫ側から当該一体物ＷＫ１を支持してもよいし、一体物ＷＫ１における接着シートＡＳ側から当該一体物ＷＫ１を支持してもよいし、一体物ＷＫ１における被着体ＷＫのある位置のみを吸着保持してもよいし、一体物ＷＫ１における被着体ＷＫのない位置のみを吸着保持してもよいし、一体物ＷＫ１におけるそれら両方の位置を吸着保持してもよいし、一体物ＷＫ１ではなく、接着シートＡＳのみを支持するものであってもよいし、他の装置や他の部材で切断対象物を支持する場合、本発明の切断装置１０に備わっていなくてもよい。

切断刃ストック手段８０は、切断刃２０を１個だけセットできる切断刃支持部材８１を採用してもよいし、切断刃２０を２個以上セットできる切断刃支持部材８１を採用してもよいし、切断刃支持部材８１で支持している切断刃２０を清掃する図示しない刃清掃手段を備えていてもよいし、図示しない切先検知手段が設けられていなくてもよいし、切断刃２０を位置決めする機構がなくてもよいし、他の装置や他の部材で切断刃２０を供給する場合、本発明の切断装置１０に備わっていなくてもよい。

切断装置１０は、天地反転して配置したり横向きに配置したりして、接着シートＡＳを切断してもよい。

本発明における切断対象物および被着体ＷＫの材質、種別、形状等は、特に限定されることはない。例えば、切断対象物および被着体ＷＫは、円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形、その他の形状であってもよいし、切断対象物が接着シートの場合、感圧接着性、感熱接着性等の接着形態のものであってもよい。また、このような接着シートは、例えば、接着剤層だけの単層のもの、基材シートと接着剤層とだけで構成されたもの、基材シートと接着剤層との間に中間層を有するもの、接着剤層の間に中間層を有するもの等、１層または２層以上のものであってよい。また、切断対象物や被着体ＷＫとしては、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板、紙、ゴムまたは樹脂等の単体物であってもよいし、それら２つ以上で形成された複合物であってもよく、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。なお、接着シートを機能的、用途的な読み方に換え、例えば、情報記載用ラベル、装飾用ラベル、保護シート、ダイシングテープ、ダイアタッチフィルム、ダイボンディングテープ、記録層形成樹脂シート等の任意の形状の任意のシート、フィルム、テープ等を前述のような任意の被着体に貼付することができる。

前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる。

１０…切断装置
２０…切断刃
２０Ｂ…刃先
２０Ｂ１…新たな刃先
３０…移動手段
４０…加工手段
４３…塵埃収集手段
５０…刃先形成手段
６０…切断刃状態検知手段
ＡＳ…接着シート（切断対象物）

Claims (5)

1. 切断対象物を切断する刃先を有する切断刃と、
   前記切断対象物および前記切断刃を相対移動させて当該切断対象物を所定形状に切断する移動手段とを備え、
   前記切断刃を加工可能な加工手段および前記切断刃を相対移動させ、当該切断刃に新たな刃先を形成可能な刃先形成手段を備えていることを特徴とする切断装置。
2. 切断対象物を切断する刃先を有する切断刃と、
   前記切断対象物および前記切断刃を相対移動させて当該切断対象物を所定形状に切断する移動手段と、
   前記切断刃を加工可能な加工手段とを備え、
   前記切断刃および加工手段を相対移動させ、当該切断刃に新たな刃先を形成可能な刃先形成手段を備えていることを特徴とする切断装置。
3. 前記切断刃の状態を検知可能な切断刃状態検知手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切断装置。
4. 前記加工手段は、前記切断刃の加工によって発せられる塵埃を収集する塵埃収集手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の切断装置。
5. 切断対象物を切断刃の刃先で切断する切断工程と、
   前記切断対象物および前記切断刃を相対移動させて当該切断対象物を所定形状に切断する移動工程とを有し、
   前記切断刃を加工可能な加工手段および前記切断刃を相対移動させ、当該切断刃に新たな刃先を形成する刃先形成工程を有することを特徴とする切断方法。

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